Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
10
14
13
0,7
Глицин
Ацетил-серин
Глицин
11,3
арги-
III
Очень богатая аргинином? аргинин-богатая
9 13 15 .
0,7
Глютаминовая
цистеин
Аланин
Аланин
15,3
кислота,
Первичная структура ряда фракций гистонов тимуса — /2а!, f2b и /3 — к настоящему времени раскрыта полностью, а других фракций — частично (De Lange, Smith, 1971; De Lange et al.,
1972). При этом установлен ряд особенностей расположения основных и дикарбоновых кислот. Характерна неравномерность распределения остатков лизина и аргинина вдоль полипептидной цепочки во фракциях /1, /2аI, f2b и /3. В первой они сосредоточены, на С-концевой, а в последних трех — на Af-концевой половине молекулы. Более того, многие основные аминокислоты расположены рядом и образуют блоки из нескольких остатков. Так, в ги-стоне /1 лизин расположен нередко блоками (кластерами), насчитывающими до четырех остатков. Имеются также области молекулы, относительно богатые аминокислотами с неполярными радикалами. С ДНК тесно связана, по-видимому, лишь та часть молекулы гистона, которая несет наибольшую долю положительно заряженных радикалов. Остальная часть молекулы может играть роль в образовании связей между нитями ДНП в хроматине за счет гидрофобных взаимодействий или Н-связей.
Распределение полярных радикалов в молекуле обуславливает также то обстоятельство, что лишь часть полипептида находится в форме а-спирали. Это иллюстрирует схема на рис. 39. В тех случаях, когда преобладают одноименно заряженные радикалы, нет
условий1 для Образования а-спиралей из-за взаимного отталкивания. Еще больше затрудняется спирализация при высоком содержании пролина. Такова именно преобладающая ситуация в гистонах, очень богатых лизином (фракция f 1). Поэтому степень спирализа-ции в них очень незначительна. Вовсех других-фракциях имеются более обширные участки, где положительно и отрицательно заряженные остатки чередуются, и доля a-структуры в них довольно велика — до" 30% при физиологических значениях pH и ионной силы. Необходимо также подчеркнуть неустойчивость вторичной и третичной структуры гистонов, ее способность к обратимым изме-
нениям при незначительных вариациях ионного состава среды и при взаимодействии с другими полимерами.
Степень спирализации служит одним из факторов, предопределяющих расположение гистона в большой или малой борозде мо-' лекулы ДНК- Так, имеется ряд указаний на то, что в малой борозде располагаются практически неспирализованные гистоны, очень богатые лизином, а все другие — локализуются в большой борозде (см. рис. 42).
Важной особенностью структуры гистонов является ацетилиро-ванность части а-аминогрупп " JV-концевых остатков серина' (во фракциях f 1, f2a2 и f2al) и некоторых из е-аминогрупп лизина. Общее число ацетильных групп может, видимо, достигать 2—3 и' даже 4 на молекулу. Степень ацетилированности может меняться, когда гистон находится уже в составе хроматина. При этом общее сродство гистона к ДНК меняется незначительно, но его способность стабилизировать ДНП и подавлять транскрипцию при аце-тилировании падает; Поэтому далее процесс ацетилирования гистонов будет рассматриваться как один из элементов системы регуляции транскрипции.
Часть е-аминогрупп лизина метилирована (кроме' фракции fl).
Так же, как и степень ац^тйлйро1в'анйя/метйлирбйайнбсть' отдельных фракций может меняться. Значение метилирования в процессах регуляции менее очевидно и пока мало изучено.
Особую роль играют в гистонах остатки серина. По ОН-груп-пам серина может происходить фосфорилирование гистонов, находящихся в составе ДНП, что значительно меняет его репрессорную активность. Фосфорилирование Гистонов, подобно ацетилирова-нию, рассматривается как один из механизмов регуляции транскрипции.
Особого упоминания заслуживает также цистейн. Он содержится лишь во фракции f3 (в одной из субфракций). С ним связана возможность обратимого замыкания дисульфидных мостив ков и, следовательно, изменения третичной структуры, что опять-таки снижает репрессорную активность гистона и может служить одной из систем регуляции. •
Для гистонов характерна высокая стабильность к действию ряда агентов, денатурирующих другие белки; высоких концентраций этанола (в том числе при pH 0,64-1,0), ацетона, хлорной и трихлоруксусной кислот, кратковременных' воздействий температур порядка 50° и др. Поэтому наиболее эффективные схемы выделения и химического фракционирования гистонов основаны на сочетании операций по извлечению растворами Минеральных кислот (0,1—0,25 н. НС1, H2SO4) и осаждению органическими растворителями (Johns, 1964, и др.). Весьма эффективны также методы фрак: ционирования гистонов, основанные преимущественно на хроматографическом (карбоксиметилцеллюлоза, амберлит G-250 и др.) или электрофоретическом разделении, особенно в полиакриламидном геле (Johns, Butler, 1962; Боннер и Хуанг, 1968).
